#45 Comment vivre sans chauffage central

Nous sommes bien installés dans la maison, et nous avons un peu de temps pour écrire un article plutôt long. Dans la même veine que Comment être 100% autonome en eau, nous vous expliquons comment vivre sans chauffage central dans sa maison, et n’avoir ni froid en hiver, ni chaud en été. Tout un programme !

Il y a 4 points à considérer, et ce sera le plan de ce carnet de bord :

  1. chauffer passivement ;
  2. isoler sa maison ;
  3. renouveler l’air dans sa maison ;
  4. produire de l’eau chaude.

C’est parti. Nous allons essayer d’être bref bien que ce soit un sujet très compliqué. Nous allons survoler le sujet. N’hésitez pas à poser des questions en commentaires pour plus de précisions !

Pour les mots-clés, nous allons parler d’échangeurs air-sol, air-air et air-eau.

Chauffer passivement

C’est rapide et il n’y a pas grand chose à dire sur le sujet tellement c’est simple. La maison est chauffée passivement par le soleil. C’est ça notre chauffage : le soleil. La serre intégrée à la maison plein Sud, qui est placée devant l’espace de vie entièrement ouvert, entourés de grandes vitres, comme toutes les pièces.

Voilà.

Mais chauffer avec le soleil est efficace si et seulement si la maison est capable de conserver cette chaleur.

Isoler sa maison efficacement

Ça peut paraître simpliste mais c’est pourtant la base. Imaginons une maison qui a atteint sa température de confort, alors idéalement elle doit y rester plusieurs jours, c’est à dire qu’il faut qu’elle conserve son énergie (exprimée sous forme de chaleur). La paille est un excellent isolant que nous utilisons pour les murs, auquel nous avons ajouté une couche extérieure de fibre de bois. Quant au toit, il est isolé avec de la laine de bois et de la fibre de bois. Enfin, le radier est isolé par du verre cellulaire, et le sol de la maison est en bois (parquet). Voyons si ça fonctionne !

Isoler correctement une maison est digne de travaux de recherche. Si en plus vous ajoutez la composante écologique, ça devient un réel casse-tête. Mais heureusement, la paille et le bois nous mâchent bien le travail !

L’unité utilisée pour exprimer l’isolation d’une maison est le W·m−2·K−1, c’est le coefficient de transfert thermique. Bien sûr, toutes les surfaces ne calculent pas ce coefficient de la même façon : les murs, le sol, le toit, les différentes parties des fenêtres, les portes… La variable représentant ce coefficient est majoritairement appelée U. Voici les valeurs de U pour notre maison :

  • Umurs = 0.11 ;
  • Utoit = 0.13 ;
  • Usol = 0.11.

Ça ne vous parle probablement pas (et c’est normal, c’était notre cas avant !), mais sachez que ce sont des valeurs exceptionnelles pour un bâtiment.

Une autre façon —plus simple— d’aborder l’isolation d’un bâtiment est à travers ses besoins énergétiques, avec l’unité kWh/m2·an. C’est à dire qu’il faut apporter une certaine quantité d’énergie (kWh) pour une certaine surface (ici, mètre carré) pendant une certaine durée (ici une année) pour conserver la même température dans la maison.

  • Besoin énergétique global de notre maison : 14 kWh/m2·an

Pour vous donner un ordre de comparaison, les labels Minergie, Minergie-P et Minergie-A (qui sont les plus exigeants en Suisse) demandent d’atteindre 35 kWh/m2·an.

Arrêtons les unités un peu bizarres un moment pour se concentrer sur le principal. Les besoins en énergie de notre maison sont 2.5 inférieur aux labels Minergie. Ce qui nous a permis de supprimer totalement le chauffage central de la maison. Pourquoi ? Parce que l’apport énergétique du soleil est suffisant pour chauffer la maison.

Bien isoler sa maison est un bon début. Il faut avoir des valeurs U les plus petites possibles. Mais il n’y a pas que ça. L’isolation permet de conserver la température dans la maison, mais pourtant, l’air doit y être renouvelée ! Et c’est une perte très importante d’énergie. Voyons comment nous avons solutionné ce problème.

Isoler, mais pas étanchéifier

Petite parenthèse pour clarifier les choses : il faut renouveler l’air dans une maison, c’est vital. Entre le CO2 que nous produisons, certains produits toxique, les composés organiques volatils (COV), la fumée du tabac (pour les fumeurs) et tellement d’autres sources de produits nocifs, c’est autant de danger pour notre santé. Nous avons essayé au maximum de n’utiliser que des produits saints et naturels sans aucun COV etc., mais ce n’est pas toujours possible et ça ne résout pas tous les problèmes, notamment celui du CO2.

Nous vous conseillons vivement la lecture de Polluants de l’habitat, en particulier Les polluants et leurs sources, où il est question de formaldéhyde, de COV, d’amiante, de pentachlorophénol, de composants d’huile de goudron, de moisissures, de bactéries, d’acariens, de NOx etc. Ainsi que Polluants de l’air ambiant : effets sur la santé et Polluants d’intérieur et problèmes de santé. C’est édifiant à bien des égards, et ça permet de réaliser l’importance d’une ventilation dans la maison, ainsi que l’usage de produits naturels et non-toxiques.

Renouveler l’air dans sa maison à faible besoin énergétique

Nous avons installé une ventilation double-flux. Une ventilation a deux modes opératoires :

  1. elle extrait de l’air : l’air va de dedans à dehors ;
  2. elle pulse de l’air : l’air va de dehors à dedans.

Ventilation double-flux, alias l’échangeur air-air

Une ventilation double-flux fait les deux : elle extrait et pulse de l’air. Et comme avec toutes les ventilations, le problème à résoudre est le suivant : l’air extrait est idéalement à 21°C, mais l’air pulsé peut voir sa température variée de -20°C à +38°C par exemple. S’il fait froid dehors, nous allons refroidir la maison, et rappelons nous que nous n’avons pas de chauffage central ! À l’inverse, s’il fait chaud dehors, nous ne voulons pas réchauffer la maison non plus, nous n’avons pas de climatisation !

Heureusement, une ventilation double-flux a un échangeur air-air qui permet de transférer les calories de l’air extrait dans l’air pulsé, ou inversement. Le nom précis est récupérateur de chaleur sur air vicié.

Étape 1/4 : échangeur air-air avec une ventilation double-flux.

Cette conception offre deux avantages importants.

  1. Le premier est que la courbe des températures de l’air pulsé (qui vient de l’extérieur) est lissée : s’il fait 0°C dehors et 21°C dans la maison, un échangeur avec un rendement de 90% permettra d’avoir un air pulsé à 18.9°C. C’est pas mal du tout !
  2. Le deuxième est que le bâtiment n’a qu’un seul point d’entrée pour l’air !

Et ce dernier point précisément, permet d’aller plus loin.

Puit climatique, alias l’échangeur air-sol

Imagineons qu’il fasse -15°C dehors, alors l’échangeur air-air de la ventilation double-flux avec son rendement de 90% offrira de l’air pulsé à 3.9°C. C’est peu. Il faudrait soit chauffer d’avantage l’air, avec un chauffage central par exemple, soit… préchauffer l’air avant son arrivée dans l’échangeur air-air ? C’est une idée !

Nous avons décidé d’installer un puit climatique autour de la maison. Aussi appelé puit provencal ou puit canadien, un puit climatique est un échangeur air-sol. L’idée est d’échanger des caloris avec le sol. Nous avons une version très basique d’un puit climatique. En effet, l’air extérieur passe dans un conduit enterré, et entre dans la maison (toujours sous le niveau du sol) par l’échangeur air-air de la ventilation double-flux.

Étape 2/4 : échangeur air-sol avec un puit climatique.

L’efficacité d’un puit climatique dépend majoritairement des paramètres suivants : la longueur et la profondeur du conduit.

  • Plus le conduit s’approche d’une profondeur de 2m, plus la température du sol sera constante et sera autour de 18-26°C.
  • Plus le conduit est long, plus l’échange de caloris sera efficace.

Notre installation est plus simple. Le terrassement est très onéreux par ici. Le conduit est par conséquent placé à 80cm sous terre, pour rester hors-gel. Il longe la maison à partir de la face Est, pour arriver au Nord. Longer la maison évite les mouvements de terrain, et la creuse était déjà faite pour installer la maison, donc l’installation du puit climatique n’a quasiment rien couté !

Quels sont les résultats ?

Il serait plus pertinent d’attendre une année complète pour avoir des résultats solides, mais nous avons d’ores et déjà connu un changement de saison, et nous avons quelques chiffres à offrir. Prenons deux journées types, une mi-février et une autre mi-avril. Nous allons observer les données suivantes :

  • température extérieure, c’est la température en dehors de la maison, brute ;
  • température après échangeur air-sol, c’est à dire la température de l’air une fois passé dans le puit climatique, avant de rentrer dans la ventilation double-flux ;
  • température après échangeur air-air, c’est à dire la température de l’air qui va être pulsé dans la maison ;
  • température de l’air extrait, c’est à dire la température de l’air qui va sortir de la maison, avant son passage dans la ventilation double-flux ;
  • température de l’air déchargé, c’est à dire la température de l’air extrait après échangeur air-air, c’est l’air qui sort de la maison.
Temp. extérieureTemp. après échangeur air-solTemp. après échangeur air-airTemp. de l’air extraitTemp. de l’air déchargé
-2°C6.4°C19.8°C21.2°C13.8°C
5°C13.0°C20.0°C22.4°C12.8°C
Analyse des températures de l’air sur deux journées, une en hiver, l’autre au printemps.

Que devons-nous comprendre ?

Lorsqu’il faisait -2°C dehors, le puit climatique a apporté 8.4°C à l’air. Lorsqu’il faisait 5°C dehors, le puit climatique a apporté 8°C. C’est énorme, et c’est surtout gratuit en énergie. Rappelons que c’est un système passif !

Maintenant que les pics de températures extérieures sont lissés, l’échangeur air-air n’a pas besoin de fonctionner à plein rendement pour extraire les calories et fournir un air autour de 20°C, qui est la température souhaitée dans la maison. Soulager l’échangeur air-air offre une économie d’énergie importante, et évite aussi des pannes précoses !

Nous remarquons que l’air extrait est de 21.2°C et 22.4°C, alors que la température souhaitée est de 20°C. Pourquoi une telle différence ? Parce que l’air chaud monte, et que l’air est extrait par le plafond chez nous. Et aussi que la maison est chauffée passivement par le soleil, donc la serre et les vitres chauffent l’air en continue.

Enfin, l’air qui sort de la maison est autour de 13.5°C. Dans le cas d’une ventilation simple, ce serait 21°C. Au delà de la perte d’énergie que ça représente, ça aggrave aussi l’empreinte du bâtiment sur son environnement et son écosystème. Inutile de chauffer l’extérieur pour rien.

Chauffages d’appoints : la serre et le bois

Si le puit climatique permet de gagner autour de 8-9°C, et que la ventilation double-flux offre un rendement de 90%, ça n’est pas suffisant s’il fait -15°C dehors ! Ça permettrait théoriquement d’atteindre 12.4°C. Dans un tel contexte, le mieux est de simplement couper la ventilation. C’est en général le temps d’une nuit seulement, ensuite la journée, avec le soleil, la maison est chauffée passivement, et la serre aide à gagner les degrés manquants. En effet, la serre grimpe vite en température. En février, avec -5°C en extérieure, nous avons mesuré 20°C à l’intérieur, parfois même 25°C. Il nous suffit alors d’ouvrir la porte entre la serre et l’espace de vie pour que la serre chauffe la maison ! C’est notre premier « chauffage d’appoint ». Encore une fois, c’est un chauffage passive.

Mais si une telle température négative s’installe sur la durée, et que le soleil n’est pas au rendez-vous, comment faire ? Il faut un autre (tout tout) petit chauffage d’appoint. Et c’est là que nous avons introduit un poêle à bois (que nous appelons aussi cuisinière à bois). Sa puissance est de 4kW, ce qui est vraiment (très) peu pour un poêle !

Étape 3/4 : serre et cuisinière à bois comme chauffages d’appoints.

Ce poêle à bois joue trois rôles :

  1. il réchauffe lorsqu’il fait froid trop longtemps ;
  2. il permet de cuisiner quand l’électricité vient à manquer (c’est une alternative aux plaques à induction qui sont un consommateur important d’électricité) ;
  3. il chauffe l’eau chaude sanitaire.

Ce petit poêle à bois est très pratique donc. Il permet de combler deux manques d’énergies : électrique et chaleur. Le bois se stocke sur de très longues durées sans problème. C’est notre bouée de secours.

Produire de l’eau chaude, alias l’échangeur air-eau

L’isolation, le puit climatique, la ventilation double-flux, la serre, le poêle à bois pour cuisiner… sont tous des éléments qui sont imbriqués ensemble et fonctionnent en concert. Mais ça n’est pas tout ! La ventilation double-flux est également couplée à la production d’eau chaude sanitaire.

Éatpe 4/4 : échangeur air-eau pour l’eau chaude sanitaire.

En effet, la ventilation double-flux a un échangeur air-air pour l’air extrait et pulsé. Mais il y a souvent encore des calories dans l’air extrait. Vient alors un échangeur air-eau, pour chauffer l’eau chaude sanitaire. Et s’il reste encore des calories dans l’air, il refera un petit tour dans l’échangeur air-air, avant d’être rejeté dehors.

Notre eau chaude sanitaire est donc principalement chauffée par l’échangeur air-eau de la ventilation. Notre eau chaude sanitaire est en fait chauffée par l’air… !

Un système complémentaire permet de chauffer l’eau chaude sanitaire par une résistance électrique, ce qui permet de rapidement monter en température. Et nous avons aussi parlé du poêle à bois : l’air chauffée par le poêle à bois arrive directement dans l’échangeur air-air de la ventilation double-flux, et le trop plein de calories sera extrait dans l’échangeur air-eau.

Les appareils

Il est légitime d’imaginer que cette installation fasse intervenir beaucoup d’appareils, tous très volumineux, et gourmands en énergie. Ça paraît compliqué aussi. Il n’en est rien ! C’est justement en combinant, en imbriquant, en mutualisant, que l’efficacité émerge. Nous avons deux appareils :

  • Nilan Compact P XL, qui est notre ventilation/échangeur air-air/échangeur air-eau/boiler ;
  • Tiba Fuego, qui est notre cuisinière/chauffage d’appoint/source de chauffage pour l’eau chaude sanitaire.

Nous rappelons que l’échangeur air-sol (puit climatique) et la serre sont passifs. Ils ne demandent aucune énergie pour fonctionner.

Nous mettons la description du Nilan Compact P XL ici pour mémoire, mais aussi parce qu’elle apporte des informations supplémentaires :

Compact P XL est une solution de climat intérieur complète à haut rendement énergétique, conçue pour tous les types de maisons à basse consomation énergétique, les pavillons, les appartements et les petits locaux tertiaires nécessitant une production d’ECS et une capacité de ventilation allant jusqu’à 430 m3/h. Ballon d’eau chaude 180 L. Double émaillage pour une longue durée de vie.

Compact P XL récupère l’énergie de l’air extrait à l’aide d’un échangeur à contrecourant hautement performant. L’énergie résiduelle qui n’est pas exploitée par l’échangeur est récupérée par la pompe à chaleur pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage de l’air soufflé.

La pompe à chaleur étant dotée d’un circuit de refroidissement réversible, l’appareil est en mesure de rafraîchir l’air soufflé en été (de environ de 10 °C). Vu la volumétrie, la fonction de rafraîchissement ne fait pas office de fonction de climatisation: l’air soufflé est simplement rafraîchi, ce qui garantit un climat intérieur plus agréable qu’avec un appareil de ventilation ordinaire sans pompe à chaleur.

Le Nilan Compact P XL couplé au puit climatique fait des merveilles, et nous ne regrettons pas du tout cet appareil ! L’interface, la configuration, la documentation, tout est très clair et limpide. Le Tiba Fuego est aussi un bon produit : il est petit, discret et offre surtout une combustion impressionnante.

La lectrice ou le lecteur attentif pourrait être surpris de la capacité du boiler : 180L pour une famille de 4 personnes, ça peut sembler peu, surtout dans un contexte de rationnalisation de l’énergie (le souhait n’est pas de chauffer l’eau rapidement avec une résistance électrique). Ce serait oublier que par ailleurs, nous réduisons notre besoin en eau chaude de 30% grâce à un récupérateur de chaleur. Sachant ceci, 180L s’avère être largement suffisant.

Conclusion

Nous vivons actuellement dans une maison sans chauffage central ! L’isolation apportée par la paille et le bois est exceptionnelle. C’est toujours très surprenant d’avoir -5°C dehors, avec un vent soutenu, de rentrer dans la maison, et de retrouver ses 21°C. Ça en a étonné plus d’un !

Le système complet de ventilation : puit climatique, double-flux, échangeur air-air et serre, fonctionne vraiment très bien. Les calculs le montraient, les mesures le prouvent ! La maison est chauffée passivement, par le soleil. La ventilation renouvelle l’air en réduisant les pertes de chaleur à son minimum. Le puit climatique soulage la ventilation en réduisant l’écart de température avec l’extérieur, toujours passivement. C’est remarquable.

Le poêle à bois permet de cuisiner en cas de manque d’électricité, ou de chauffer la maison s’il fait un peu cru (18°C et sans soleil par exemple), ou pour chauffer l’eau chaude sanitaire en cas de manque d’électricité également, est une bonne idée qui fonctionne. Nous l’allumons plus par soucis d’économie d’électricité (ce qui est normal et attendu) que par manque de chaleur. Le bois se stocke facilement à l’entrée de la maison.

Nous espérons que cet article était clair pour vous. N’hésitez pas à poser vos questions dans la section commentaire.

10 réflexions sur “#45 Comment vivre sans chauffage central

  1. A la base, je suis réticent aux systèmes de ventilation double flux pour des questions de low tech et d’hygiène en lien avec l’air que nous respirons, mais… avec les chiffres, je dois avouer que la conviction se met en place!
    Bravo une fois encore pour ce poste.
    lamaisonvivante est décidément un blog à connaître pour qui s’intéresse à un habitat énergétiquement efficient, Merci!

    Aimé par 1 personne

    1. Je comprends le côté low-tech. Il est possible de combiner le puit climatique avec une cheminée climatique (comme en Perse à l’époque) pour avoir une convection naturelle non-mécanique, donc passive. En revanche, je ne comprends pas l’aspect hygiène, est-ce possible de détailler ?
      Ici la ventilation double-flux est très interessante car combinée avec un échangeur air-eau pour le boiler. Le Nilan Compact est vraiment une machine impressionnante !

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      1. C’est à la suite de discussion avec un copain ingénieur auprès d’un grand groupe de solution de chauffage qui m’a indiqué que de la condensation pouvait se former dans le conduit du puits canadien et du reste de la tuyauterie dans le cas où celle-ci comprenait des irrégularités. La condensation pouvant alors occasionner la formation et donc présence de pathogènes, si j’ai bien compris son explication.
        J’ai bien compris l’intérêt de combiner l’échangeur air-eau pour le boiler à la ventilation double flux. C’est vraiment ingénieux et ça rejoint les objectifs de permaculture préconisant que chaque élément ait plusieurs usages (et que ces usages soient eux-même assurés par plusieurs éléments…) ça donne tellement envie juste à lire le poste!

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  2. Merci pour cet articles avec tous ces chiffres ! Tu as des graphiques en temps réel sur les températures à chaque endroit ? J’aime toujours beaucoup les mesures et les visualisations !

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  3. Bonjour,
    Merci pour ces explications très inspirantes.
    Quelques questions qui ont peut-être trouvé leur réponse dans un autre article :
    – Où se trouve le point d’entrée de l’air neuf (je suppose que la sortie se fait dans les salles de bain et/ou cuisine) ?
    – si je comprends bien, pour être efficace ce système impose par ailleurs que l’ensemble ou à minima la majorité des fenêtres ne soient pas ouvrantes. Quid du confort de l’usager qui a prit l’habitude d’ « aérer un bon coup », notamment dans la salle de bain ? N’y a-t-il pas un risque d’avoir une maison dont l’air s’apparente à l’air d’une chambre d’hôtel avec clim ?
    Je comprends qu’on aura plus de détails sur la domotique et son fonctionnement bientôt (je me réjouis d’avance !), est-ce qu’à l’usage elle participe à résoudre cet aspect là ?

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    1. Bonjour et merci pour les questions.

      L’air est pulsé dans toutes les pièces de la maison, au niveau du sol, par des grilles. L’air est extrait par le plafond uniquement dans les toilettes, salle de bain et « salle de bain parentale » (notre chambre inclut un coin bain).

      Contrairement aux idées reçues, nous pouvons tout à fait ouvrir nos fenêtres ! Il ne faut juste pas le faire quand il fait trop froid ou trop chaud, ce qui est plutôt… logique ! En revanche, nous ne ressentons pas du tout le besoin d’aérer justement. Ça nous change de nos logements précédents où nous passions notre temps à ouvrir à cause de l’humidité ou des odeurs.

      Concernant le besoin d’aérer un grand coup après le bain, il faut considérer un autre facteur : la paille. La paille (et la terre sur les murs) sont perspirants. Par conséquent, l’humidité est naturellement contrôlée. L’humidité est stockée et traverse la paille : s’il fait plus humide dedans que dehors, l’humidité va dans la paille pour sortir ; s’il fait plus humide dehors que dedans, l’humidité traverse dans l’autre sens. C’est un régulateur naturel. Donc à la fin du bain : aucune (ou très très peu de) buée sur les miroirs ! Et oui, c’est assez génial ! En plus, la chaleur générée par la douche permet de chauffer les autres pièces via l’échangeur air-air, donc ce serait dommage de perdre ces calories par la fenêtre.

      La salle de bain des enfants est aussi notre buanderie : aucun problème de séchage du linge, bien au contraire ! La paille et la ventilation font des merveilles.

      L’ambiance n’est pas du tout celle d’un hôtel. Merci d’aborder ce point ! Dans les hôtels, pour autant que je sache (je peux me tromper), l’air est extrêment « artificialisé »/contrôlé (et j’imagine que c’est normal). Tout passe par une climatisation, désinfection etc. L’air est par conséquent très sec et a « comme une odeur » très typique. Ça n’est pas du tout le cas ici. L’humidité est contrôlable (autour de 45-50% dans notre cas), et nous ne sommes pas coupées de l’extérieur. La qualité de l’air est la même que si nous ouvrions la fenêtre, excepté que sa température n’est pas la même.

      La domotique est majoritairement passive : elle sert à monitorer, collecter des données. Une partie de la domotique est active, pour contrôler les stores automatiquement, les lumières etc., mais ça ne concerne ni la ventilation, ni l’ECS.

      Merci pour les questions précises. En espérant y avoir répondu convenablement.

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  4. Les données estivales vont être aussi intéressantes que celles recueillies pendant l’hiver, bravo. Travaillant dans ce domaine, je suis particulièrement curieux de ce petit poêle à bois multifonction de seulement 4kW : pour la production d’eau chaude sanitaire quel est le volume du ballon qui lui est raccordé ?

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